Las galaxias infrarrojas luminosas o LIRG son galaxias con luminosidades , la medida del brillo, superiores a 10 11 L ☉ . También se les conoce como galaxias submilimétricas (SMG) debido a su método normal de detección. Los LIRG son más abundantes que las galaxias con estallido estelar , las galaxias Seyfert y los objetos cuasi estelares con una luminosidad comparable. [ cita necesaria ] Las galaxias infrarrojas emiten más energía en el infrarrojo que en todas las demás longitudes de onda combinadas. [1] La luminosidad de un LIRG es 100 mil millones de veces la del Sol .
Las galaxias con luminosidades superiores a 10 12 L ☉ son galaxias infrarrojas ultraluminosas (ULIRG). Las galaxias que superan los 10 13 L ☉ se caracterizan como galaxias infrarrojas hiperluminosas (HyLIRG). Las que superan los 10 14 L ☉ son galaxias infrarrojas extremadamente luminosas (ELIRG). Muchos de los LIRG y ULIRG están mostrando interacciones y disrupciones. Muchos de estos tipos de galaxias generan alrededor de 100 nuevas estrellas al año, en comparación con la Vía Láctea , que genera una al año; esto ayuda a crear un alto nivel de luminosidad.
Las galaxias infrarrojas parecen ser espirales únicas, ricas en gas, cuya luminosidad infrarroja se crea en gran medida por la formación de estrellas en su interior. [2] Este tipo de galaxias fueron descubiertas en 1983 con IRAS . [3] El exceso de luminosidad infrarroja de un LIRG también puede provenir de la presencia de un núcleo galáctico activo (AGN) que reside en el centro. [4] [5]
Estas galaxias emiten más energía en la porción infrarroja del espectro, no visible a simple vista. La energía emitida por los LIRG es comparable a la de un cuásar (un tipo de AGN), que antiguamente era conocido como el objeto más energético del universo. [6]
Los LIRG son más brillantes en el espectro infrarrojo que en el óptico porque la luz visible es absorbida por grandes cantidades de gas y polvo, y el polvo reemite energía térmica en el espectro infrarrojo.
Se sabe que los LIRG existen en partes más densas del universo que los que no son LIRG.
Los LIRG también son capaces de convertirse en galaxias infrarrojas ultraluminosas (ULIRG), pero no existe un calendario perfecto porque no todos los LIRG se convierten en ULIRG, se utiliza la mecánica newtoniana en los cálculos y porque las restricciones no son del todo aproximadas. Los estudios han demostrado que es más probable que los ULIRG contengan un AGN que los LIRG [8]
Según un estudio, una ULIRG es sólo parte de un escenario evolutivo de fusión de galaxias . En esencia, dos o más galaxias espirales , galaxias que consisten en un disco plano y giratorio que contiene estrellas , gas y polvo y una concentración central de estrellas conocida como bulbo , se fusionan para formar una etapa inicial de fusión. En este caso, una fusión en fase inicial también puede identificarse como LIRG. Después de eso, se convierte en una fusión en etapa tardía, que es una ULIRG. Luego se convierte en un cuásar y en la etapa final de la evolución se convierte en una galaxia elíptica . [6] Esto puede evidenciarse por el hecho de que las estrellas son mucho más antiguas en las galaxias elípticas que las que se encuentran en las primeras etapas de la evolución.
Las galaxias infrarrojas hiperluminosas (HyLIRG), también conocidas como HiLIRG y HLIRG, se consideran algunos de los objetos persistentes más luminosos del Universo, exhiben tasas de formación estelar extremadamente altas y se sabe que la mayoría de las cuales albergan núcleos galácticos activos ( AGN). Se definen como galaxias con luminosidades superiores a 10 13 L ⊙ , [9] a diferencia de la población menos luminosa de ULIRG (L = 10 12 – 10 13 L ⊙ ). Los HLIRG se identificaron por primera vez mediante observaciones de seguimiento de la misión IRAS . [10] [11]
IRAS F10214+4724, un HyLIRG que recibe lentes gravitacionales de una galaxia elíptica en primer plano , [12] fue considerado uno de los objetos más luminosos del Universo con una luminosidad intrínseca de ~ 2 × 10 13 L ⊙ . [13] Se cree que la luminosidad bolométrica de este HLIRG probablemente se amplifica en un factor de ~30 como resultado de la lente gravitacional.
La mayoría (~80%) del espectro del infrarrojo medio de estos objetos está dominado por la emisión de AGN. Sin embargo, se sabe que la actividad de estallido estelar (SB) es significativa en todas las fuentes conocidas con una contribución media de SB de ~30%. [14] Se ha demostrado que las tasas de formación de estrellas en HLIRG alcanzan ~ 3 × 10 2 – 3 × 10 3 M ⊙ año −1 . [15]
La galaxia infrarroja extremadamente luminosa WISE J224607.57-052635.0 , con una luminosidad de 300 billones de soles, fue descubierta por el Explorador de sondeo infrarrojo de campo amplio (WISE) de la NASA y, en mayo de 2015, es la galaxia más luminosa encontrada. La galaxia pertenece a una nueva clase de objetos descubiertos por WISE, galaxias infrarrojas extremadamente luminosas o ELIRG.
La luz de la galaxia WISE J224607.57-052635.0 ha viajado 12.500 millones de años. El agujero negro en su centro tenía miles de millones de veces la masa del Sol cuando el universo tenía una décima parte (1.300 millones de años) de su edad actual de 13.800 millones de años.
Hay tres razones por las que los agujeros negros de los ELIRG podrían ser masivos. En primer lugar, los agujeros negros embrionarios podrían ser más grandes de lo que se creía posible. En segundo lugar, se superó el límite de Eddington . Cuando un agujero negro se alimenta, el gas cae dentro y se calienta, emitiendo luz. La presión de la luz emitida fuerza al gas hacia afuera, creando un límite a la velocidad con la que el agujero negro puede absorber materia continuamente. Si un agujero negro supera este límite, en teoría podría aumentar de tamaño a un ritmo rápido. Anteriormente se había observado que los agujeros negros rompían este límite; el agujero negro en el estudio habría tenido que romper repetidamente el límite para crecer tan grande. En tercer lugar, los agujeros negros podrían estar superando este límite, absorbiendo gas más rápido de lo que se pensaba posible, si el agujero negro no gira rápidamente. Si un agujero negro gira lentamente, no repelerá tanto la absorción de gas. Un agujero negro que gira lentamente puede absorber más materia que uno que gira rápidamente. Los enormes agujeros negros de los ELIRG podrían estar absorbiendo materia durante más tiempo.
Se han descubierto veinte nuevos ELIRG, incluida la galaxia más luminosa encontrada hasta la fecha. Estas galaxias no se encontraron antes debido a su distancia y porque el polvo convierte su luz visible en luz infrarroja. [16] [17] Se ha observado que uno tiene tres áreas de formación de estrellas. [18]
El Satélite Astronómico Infrarrojo (IRAS) fue el primer estudio de todo el cielo que utilizó longitudes de onda del infrarrojo lejano, en 1983. En ese estudio, se detectaron decenas de miles de galaxias, muchas de las cuales no habrían sido registradas en estudios anteriores. Ahora está claro que la razón por la que ha aumentado el número de detecciones es que la mayoría de los LIRG del universo emitieron la mayor parte de su energía en el infrarrojo lejano . Utilizando el IRAS, los científicos pudieron determinar la luminosidad de los objetos galácticos descubiertos. El telescopio fue un proyecto conjunto de Estados Unidos ( NASA ), Países Bajos (NIVR) y Reino Unido (SERC) . Durante esta misión de 10 meses se observaron más de 250.000 fuentes infrarrojas.
El Estudio LIRG de todo el cielo de los Grandes Observatorios (GOALS) es un estudio de múltiples longitudes de onda de galaxias infrarrojas luminosas, [19] que incorpora observaciones con los Grandes Observatorios de la NASA y otros telescopios terrestres y espaciales. Utilizando información de las observaciones de Spitzer , Hubble , Chandra y Galex de la NASA en un estudio de más de 200 de las galaxias seleccionadas en el infrarrojo más luminosas del universo local. [20] Se identificaron aproximadamente 180 LIRG junto con más de 20 ULIRG. Los LIRG y ULIRG objetivo de GOALS abarcan toda la gama de tipos espectrales nucleares (núcleos galácticos activos tipo 1 y tipo 2, LINERS y estallidos estelares) y etapas de interacción (fusiones mayores, fusiones menores y galaxias aisladas).
Algunos ejemplos de LIRG, ULIRG, HLIRG y ELIRG extremadamente notables
![WISE J224607.57-052635.0 es la galaxia más luminosa del universo. (Impresión del artista).[22][23]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/75/PIA19339-MostLuminousGalaxy-WISE-J224607.57-052635.0-20150521.jpg/1280px-PIA19339-MostLuminousGalaxy-WISE-J224607.57-052635.0-20150521.jpg)
![Galaxia de América del Sur tomada por el Telescopio Espacial Hubble[24]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9c/A_very_bright_contortionist.jpg/1280px-A_very_bright_contortionist.jpg)
![2MASX J05210136-2521450.[25]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/A_tale_of_galactic_collisions.jpg/1280px-A_tale_of_galactic_collisions.jpg)
![Luminosa galaxia infrarroja NGC 5010.[26]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0c/Potw1245a.tif/lossy-page1-1280px-Potw1245a.tif.jpg)
![Galaxia infrarroja luminosa MCG-03-04-014[27]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0f/Starbursts_versus_Monsters.jpg/1280px-Starbursts_versus_Monsters.jpg)
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